Montage original en tandem avec une chaudiere fioul

[dfremond]

Bonjour

J'ai installé, sur les conseils de Pierre Amet, un CESI tout simple en thermosiphon il y a quatre ans, et j'en suis très content. Après y avoir réfléchi longuement, je me suis décidé a passer à l'étape suivante: installer un appoint-chauffage solaire à ma chaudière fioul. Mon installation est ancienne et possède, fort heureusement, des radiateurs surdimensionnés qui me permettent de tourner en basse température, vers 40 degrés au maximum. Or, ma chaudière est ancienne, et même si un bruleur récent y a été ajouté, elle a beaucoup de pertes, et je gagne a l'allumer le plus tard possible dans la saison: mon objectif est donc principalement de tourner un max avec le soleil en intersaison, que ça soit en automne ou au printemps pour éviter de bruler, comme je le fait actuellement, 2200 litres de fioul: J'ai donc potassé le livre de Pierre Amet avec beaucoup d'intérêt, puisqu'on y trouve des renseignement introuvables ailleurs! Néanmoins, après avoir longtemps réfléchi au raccordement idéal "en tandem" avec une chaudière fioul, je me suis heurté à l'interrogation classique: série ou parallèle? Le montage en série, en préchauffant le retour radiateur au solaire avant l'entrée dans la chaudière, semble être le mieux approprié au travail à basse température chaudière fioul en marche, néanmoins, au début de l'automne, il a l'inconvénient de chauffer inutilement une chaudière fioul inerte, qui montera doucement en température, retardant la mise en route du solaire pur. Le montage en parallèle, lui, évite ce problème, mais n'est vraiment efficace que si la sortie du ballon est au moins aussi chaude que le départ radiateur, à savoir 40 degrés, ce qui peut être assez rare, notamment en hiver.

C'est ainsi que j'ai pensé à une troisième solution, que je vous montre pour avis: en effet, je ne l'ai trouvée nulle part ni dans le livre ni dans le site: je pense monter mon ballon solaire en série mais uniquement sur l'arrivée froide de la vanne mélangeuse du départ du circuit des radiateurs, et de remplacer cette vanne mélangeuse par une vanne thermostatique réglée sur 40 degrés (la vanne mélangeuse est une technologie dépassée, non? son role de garantir un depart radiateur a temperature constante, mitigée, sera parfaitement et mieux rempli par un thermostatique). De façon étonnante, avec ce montage, toutes les calories d'origines solaires seront réinjectées dans le circuit de chauffage, même chaudière fioul en marche, et même si la température de sortie du ballon est inferieure a celle du départ radiateur! D'intuition, on le pressent, puisque pour faire de l'eau a 40 degré il faudra plus d'eau a 35 degrés que d'eau à 30 degré. Pour le comprendre, il ne faut pas raisonner simplement en température de fluide, mais bien en débit de calorie par seconde,(débit calorique) des différents fluides: ce débit dépend non seulement de la température, mais aussi du débit volumique de ceux ci . Mais il fallait le demontrer :

En voila la démonstration calorimétrique:

Je pars du départ radiateur dont la température est fixe (40° avec la vanne thermostatique pour mon exemple) et la vitesse est fixée aussi, celle du circulateur: le débit volumique radiateur (Vr) est donc constant, et donc le débit calorique Qr est lui aussi constant.
Or ce débit calorique (ou nombre de calories/s) est égal au débit calorique du départ chaudière fioul Qf additionné au débit calorique de l'entrée froide de la vanne mélangeuse, sortie du ballon solaire pour mon installe, que je nomme Qs. Cela est dû aux lois de la calorimétrie. (en effet aucune autre calorie n'entre ni ressort du systeme par d'autres tuyaux)


Ecrit différemment:

Qr= VrTr = Qf + Qs = VfTf + VsTs = constante

(v et t expriment respectivement les débit volumique et les températures de sortie chaudière et sortie ballon solaire, l'équation omet une constante présente en multiplicateur de chacun des termes, qui s'annule de toute façon)

On sait aussi que les débits volumiques de l'entrée "froide" (solaire) et du départ chaudière s'additionnent pour égaler celui du départ radiateur Vr

donc Vf + Vs = Vr donc Vf = Vr - Vs et Vs = Vr - Vf

De ces équations, on déduit que toute élévation de la température de l'entrée froide ne serait-ce que de 1 degré, aura pour conséquence de ralentir le débit de sortie de la chaudière fioul, et que ces calories à basse température seront intégralement récupères dans le circuit de chauffage a plus haute température!

en effet: Qr = Qf + Qs d'une part
donc VrTr = VfTf + VsTs

Cela équivaut à Vf = (VrTr - VsTs)/Tf et Vs = (VrTR - VfTf)/Ts

en remplaçant Vf on obtient: Vf = Vr-Vs =Qf/Tf = (VrTr - VsTs)/Tf
cela équivaut à Vr = (VrTr - VsTs + VsTf)/Tf

Donc Vr = VrTr/Tf - VsTs/Tf + VsTf/Tf

donc Vs (Tf - Ts)/Tf = Vr(1 - Tr/Tf)

DONC Vs = Vr (1 -Tr/Tf) Tf/(Tf-Ts)

Cette équation est extrêmement intéressante, car on voit que toute augmentation de la température Ts (température de sortie du ballon et d'entrée froide dans le mitigeur) ne serait-ce que de 1 degré (par rapport au retour des radiateurs) va se traduire par une diminution de Tf- Ts, donc une augmentation de Vs, (et donc de Qs puisque Qs= VsTs) et donc cela se traduit par une diminution du débit de sortie de la chaudière fioul, et donc, systématiquement, une diminution de la consommation de fioul! l'effet est d'autant plus radical que Ts est grand, jusqu'à ce que Vs égale Vr (et annule Vf) quand Tf atteint Tr.

En gagnant 1 degré sur le retour radiateur, on augmente Qs, et on diminue Qf, donc la consommation de fioul!
Mais aussi, il est très facile de se retrouver avec un montage excluant la chaudière fioul totalement, puisqu'il suffit de changer la consigne du thermostatique, en le réglant sur froid quand la chaudiere fioul est arretée, pour ne laisser passer que l'entrée "froide" (la sortie du ballon qui sera en fait chaude au moins à 40 °) pour éviter de chauffer inutilement la chaudière fioul arrêtée, situation en intersaison! La vanne thermostatique, leurrée, n’y verra que du feu, laissant passer de l’eau chaude tout en pensant laisser entrer de l’eau froide.


Qu'en pensez_vous? avez-vous l'expérience d'un montage semblable? Me goures-je quelque part?

En tout cas, ce montage a d'incontestables avantages, d'abord avec le fonctionnement a la plus basse température, une régulation minimaliste, se bornant a celle du circuit solaire, un fonctionnement chaudière arrêtée idéal (il suffit de régler la thermostatique a "froid", en la trompant, pour n'avoir que le solaire). La seule régulation sera celle du circuit primaire.
Sur ce principe, je pense faire une commande de 4 capteur grand modelé Tinox, à additionner au 2 que je possède déjà, j'utiliserai mon ballon annulaire en thermosiphon en l'installant à l'aplomb d'un autre ballon tampon de 1000 litres avec deux échangeurs solaires que j’ai commandé près de chez moi. j’ai déjà enterré deux tuyaux de PER de 20 isolés avec de l’arma Flex, le tout dans une gaine de PVC de 115, prêts à être raccordés.


Merci de vos avis.

[guy delsol]

Aïe ma tète...!!!!
Ils me font peur, ces intellects supérieurs, avec des èquations qui me donnent l'urticaire....
Bref...on peut faire simple, et un ballon de 800-1000 l peut trés bien chauffer une chaudière, juste regler pour donner la priorité au solaire, (un thermostat ), la chaudière prend le relais en cas de faiblesse solaire....
je suis pas un génie, mais mon instal simple profite le max du soleil...(ecs et chauffage.)

CDLT.
Guy.

[dfremond]

Désolé, je ne voulais embeter personne avec ces calcul, simplement essayer de montrer comment eviter une regulation compliquée, des vannes trois voies,motorisées, etc, qui ne sont pas forcement necessaires: Alors voila, pour faire simple: dans un robinet thermostatique, plus l'arrivées d'eau froide est froide, plus il faut un debit d'eau chaude important pour arriver à la consigne (et donc plus il faut depenser de fioul) . Ici, l'arrivée "froide" est moins froide, il faut donjc moins de fioul pour rechauffer le tout jusqu'à 40 degré: PLus simple comme ça, non?

[m_you49]

Salut et bienvenue au manchot.
Comme sous-entend Guy, un petit schéma vaut mieux qu'un long discours...
On patientera encore un peu pour avoir un idée plus précise.
Une petite chose aussi. Sans Pierre, sans doute pas de bouquin, mais pour ne froisser personne, il y a 6 co-auteurs. C'est long de les citer, donc on dira que c'est le livre Apper ...
@ +

[dfremond]

Bonjour m_you49! C'est vrai que j'ai parlé du livre de pierre Amet, alors qu'ils sont 6: désolé d'avoir froissé les autres!
Voila, j'ai fait un petit schema de mon projet: Comme je le disais: plus de vanne trois voie, pas de regulation sur le systeme de chauffage qui se gere tout seul. la seule chose a rajouter au schema, (mais je suis vraiment à la peine pour faire ça sur l'ordi et photoshop, je ne maitrise pas) c'est une vanne qui permettra de renvoyer la sortie eau chaude de l'annulaire-thermosiphon (qui n'est pas représenté) en prechauffage avant d'entrer dans la chaudiere fioul quand elle sera allumée (hiver).

[fotourefair]

Bienvenue dfremond,

Pour le schéma, tu as openoffice, c'est quand même bien plus simple et u as même une schémathèque de dispo sur le forum...
http://forum.apper-solaire.org/viewtopic.php?p=49336
On est pas bien sur ce forum ???
A+
Fotourefair

[dfremond]

Merci fotourefaire, je vais essayer ça, et oui! faut tout refaire ... en mieux!

[Nestor]

Bonjour dfremond, tous,

La limite de ton idée d'installation est toujours malheureusement la même : tant que la température retour radiateurs est supérieure à celle de ton ballon solaire, tu dois arrêter ton circulateur solaire, sinon tu vas évacuer des calories par tes panneaux . . . et les petits oiseaux seront contents en hiver . Et si tu fabriques également de l'ECS à partir de ce circuit primaire, tu risques de pénaliser ton installation, à moins que j'ai mal compris . . .

Ton idée amène mes neurones déjà bien fatigués pour un lundi matin à générer une autre question (peut être déjà émise dans un autre post du forum, auquel cas je m'en excuse par avance auprès de l'éventuel précédent auteur), puisque j'ai moi aussi (malheureusement ) une vieille chaudière fuel : ne peut-on pas préchauffer le fuel en le faisant passer dans un serpentin baignant dans le ballon solaire - ou par un échangeur à plaques bien placé ?

Toutes las calories qu'on injecte dans la chaudière sont bonnes à prendre, non ? ça permettrait de récupérer des calories solaires même avec un ballon à très basse température . . . non ?

Bon début de semaine à tous.

[guy delsol]

Salut tous, et dfremond...
Bien plus simple ton scema que ton discours...

Si tu as vu mon montage....c'est la chaudière qui est chauffée directement par le ballon solaire, c'est elle qui fait la différence, et prend le relais si besoin. (Certes, il faut un circul de plus ballon-chaudière..un th diff, et un th limiteur.)
Plus simple qu'un réglage par vanne thermostatique, d'autant que par grand froid, soleil=0, elle fonctionne comme avant, indépendante..
Chaque fois qu'elle se sert dans le ballon, c'est autant de bruleur économisé.
(soit sur l'année, 1000 l de fuel.)

CDLT.
Guy

[dfremond]

Bonjour Guy
Oui, je connais le principe de l'installation en serie, et chaudiere eteinte, effetivement, seul le ballon de stockage solaire chauffe les radiateurs. Mais je ne trouve pas vraiment plus simple de rajouter des sondes thermiques et une regulation, et des electro-vannes: franchement, le thermostatique a un comportement vraiment adapté et totalement automatique, surtout en hiver: des qu'il y a des calories solaires a récuperer, meme à basse temperatrure, elles sont traduites par une diminution de la conso fioul de façon idéale (ce que je voulais montrer avec les equations.... désolé, je ne recommencerai plus! lol). Un systeme totalement autonome, sans aucune consommation electrique, a part le circulateur chauffage, cumulant les avantages du serie et du parallele, que demander de plus? (mais je vais devenir VRP moi!)

[Samounet]

Bonjour,

Et au moins il y a de la régulation, au mieux ça fonctionne les jours de panne d'électricité.

A++

[pruvost]

bonjour à tous
de mémoire il y a eu un très complet exposé sur le site au sujet de l'utilisation des mitigeurs thermostatiques, peut être dans les notes techniques ???

[pruvost]

je précise : dans les notes théoriques, dans la partie vannes.

[Mallusone]

Bonjour à tous ,
Une chose me chagrine, là sur l'instant...
J'ai bien compris le but de la vanne thermostatique, qui remplace la vanne mélangeuse cependant les radiateurs étant de dimension fixe si votre thermostatique est réglée pour un départ chaufffage à 40°C cela correspond à une puissance fixe avec les radiateurs... comment faites vous pour palier à un besoin de puissance supérieure? variation du débit?
Oû alors la température dans l'habitat évolue en fonction de tout cela... pour le confort, je préfère vivre entre 18°C et 20°C qu'il fasse 18°C dehors ou -5°C

Cordialement

[m_you49]

[quote="dfremond"]Bonjour m_you49! C'est vrai que j'ai parlé du livre de pierre Amet, alors qu'ils sont 6 (de Strasbourg) [/quote]